SELEÇÃO DE MATERIAIS MECÂNICOS A2

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SELEÇÃO DE MATERIAIS MECÂNICOS(A2)
 Questão 1: O projetista mecânico de uma empresa desenvolveu um suporte que deverá ser ...
Questão objetiva
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O projetista mecânico de uma empresa desenvolveu um suporte que deverá ser implantado em um determinado produto. Para isto, um pino foi feito em aço 1020 e um anel foi feito em latão (mostarda). O projetista elaborou o protótipo, mas na hora de testar viu que o diâmetro do pino estava dois décimos de milímetro maior que o diâmetro interno do anel de latão, conforme figura abaixo. Dados:; = . 
 Figura - Protótipo do pino e anel
Fonte: Elaborada pelo autor.
Assinale a alternativa que indique o melhor a ser feito para que o projetista teste o protótipo:
A O projetista deve aquecer o anel para que ele se dilata, aumentando suas dimensões, inclusive o diâmetro, além de manter o pino na temperatura ambiente. Resposta correta
B O projetista deve aquecer o pino, que irá se dilatar e assim se encaixar dentro do anel conforme o desenho do protótipo.
C O projetista deve resfriar o anel para que ele possa diminuir suas dimensões devido à contração térmica do material, bem como deve aquecer o pino para que este se dilata.
D O projetista deve resfriar o anel devido ao seu alto coeficiente de expansão linear, o que fará com que o pino se encaixe livremente no diâmetro interno do anel.
E O projetista deve aquecer o anel e resfriar o pino para que ambos se encaixam, pois o pino se dilata mais do que o anel devido ao seu alto coeficiente de expansão térmica.
 Questão 2: O conhecimento sobre as propriedades dos materiais se torna fundamental para ...
Questão objetiva
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O conhecimento sobre as propriedades dos materiais se torna fundamental para a seleção correta do material em determinada aplicação. Assim, as propriedades dos materiais podem ser físicas, térmicas, elétricas, de fabricação, químicas, magnéticas, ópticas e mecânicas.
 
A respeito das propriedades dos materiais, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
I.( ) A expansão térmica, condutividade elétrica e resistividade são exemplos de propriedades elétricas dos materiais.
II.( ) A conformabilidade e a usinabilidade fazem parte das propriedades de fabricação de um determinado material.
III.( ) Dentre as propriedades mecânicas dos materiais, pode-se citar a resistência à tração e à compressão.
IV.( ) A tensão de ruptura, o módulo de Young e a densidade dizem respeito às propriedades físicas do material.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
A F, V, F, V.
B V, V, F, F.
C F, F, F, F.
D V, V, F, V.
E F, V, V, F. Resposta correta
 
Questão 3: Como engenheiro, você deve selecionar um material para um determinado produto...
Questão objetiva
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Como engenheiro, você deve selecionar um material para um determinado produto com diversas propriedades mecânicas. Sendo assim, o material deve ser resistente ao impacto e não pode estar enferrujado, pois será utilizado para fins cirúrgicos. Além disso, deve ser capaz de resistir a forças cíclicas e possuir fácil processo de fabricação, bem como pouca quantidade de massa por volume para redução de custo do produto.
Neste sentido, assinale a alternativa que apresenta as propriedades dos materiais que devem ser levadas em consideração na sua seleção:
A O material deve ser tenaz, possuir uma ótima resistência à corrosão, ser resistente à fadiga, possuir boa conformabilidade e baixa densidade, respectivamente. Resposta correta
B O material deve possuir boa elasticidade, ter uma ótima resistência à corrosão, possuir boa resistividade, boa soldabilidade e baixa densidade, respectivamente.
C Para ter boa resistência ao impacto, o material deve possuir boa dureza, possuir ótima resistência à corrosão, ser resistente à fadiga, possuir boa usinabilidade e baixa densidade, respectivamente.
D O material selecionado deve possuir boa tenacidade, ótima resistência à corrosão, ser resistente ao impacto, boa soldabilidade e baixa densidade, respectivamente.
E O material deve possuir alta resistividade, ser resistente à corrosão, possuir ótima elasticidade, boa conformabilidade e alta densidade, respectivamente.
 
 Questão 4: O diagrama de Ashby é uma ferramenta muito importante para auxiliar na ...
Questão objetiva
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O diagrama de Ashby é uma ferramenta muito importante para auxiliar na seleção adequada do material em projetos, pois nele mostra a relação do módulo de elasticidade (Módulo de Young [GPa]) dos materiais em função da densidade (ver figura abaixo). Para um projeto, você deve selecionar um material com elevados valores no módulo de elasticidade e densidade abaixo de 10.000 .
Figura - Diagrama E - p
demonstrando as famílias de materiais e seus respectivos envelopes.
Fonte: Ashby (2012, p. 54).
ASHBY, M. F. Seleção de Materiais no Projeto Mecânico. 4. ed. Campus, 2012.
Neste sentido, assinale a alternativa que indica qual é o melhor material a ser selecionado para o projeto:
A Para atender aos requisitos do projeto você selecionaria um material metálico ou cerâmico que possuam densidade menor do que 10,000 . Portanto, deve-se sempre levar em consideração, como critério de desempate, o material mais barato. Resposta correta
B Os materiais compósitos devem ser selecionados para esta aplicação, uma vez que possuem os melhores valores de módulo de elasticidade e baixa densidade.
C Os foams (espumas) podem ser uma das opções neste projeto, principalmente por possuir baixíssima densidade e ter uma vasta aplicabilidade.
D Para este projeto, você deve selecionar um polímero ou materiais naturais devido à baixa densidade e moderados módulos de elasticidade.
E Com relação às premissas do projeto, você selecionaria um material metálico ou compósito e excluiria os materiais cerâmicos, já que estes, por possuírem elevados valores no módulo de elasticidade, certamente encareceria o projeto.
 
Questão 5: O coeficiente de expansão linear de um material faz parte da compreensão da ...
Questão objetiva
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O coeficiente de expansão linear de um material faz parte da compreensão da expansão ou contração de um material sólido, que dilata ao ser submetido a um aumento de temperatura e contrai quando resfriado. Dessa forma, esse fenômeno está presente em nossos dias em diversas aplicações, principalmente na área da engenharia.
A respeito dos exemplos do fenômeno do coeficiente de expansão linear, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
I. ( ) Os fios utilizados na transmissão de corrente elétrica são sempre maiores que a distância entre os postes, pois se fosse utilizado a distância exata os fios poderiam se romper em dias frios, devido à sua contração.
II. ( ) O termômetro de mercúrio é um exemplo de expansão térmica linear devido à sua variação de temperatura no termômetro for inversamente proporcional a dilatação do mercúrio, que favorece a dilatação dentro do tubo capilar.
III. ( ) A utilização de juntas de dilatação nos trilhos de trens decorre do fato de o metal se contrair e dilatar durante as amplitudes térmicas do dia e da noite.
IV. ( ) Os fios  utilizados na transmissão de corrente elétrica são sempre maiores que a distância entre os postes, pois se fosse utilizado a distância exata os fios poderiam se romper em dias frios, devido à sua dilatação.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
A  F, V, F, V.
B V, V, F, F.
C F, F, V, V.
D V, F, V, F. Resposta correta
E V, V, V, F.
 
 Questão 6: Os diagramas apresentam as propriedades mecânicas dos materiais de forma ...
Questão objetiva
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Os diagramas apresentam as propriedades mecânicas dos materiais de forma gráfica, facilitando a interpretação dos dados e auxiliando na escolha de materiais conforme a aplicação. Dessa forma, entender e analisar os diagramas facilita na decisão correta quanto à seleção do material adequado para a fabricação do produto.
De acordo com seus conhecimentos a respeito dos diagramas das propriedades dos materiais, analise as afirmativas a seguir:
I. Há diagramas que representamvários materiais e várias propriedades através de um mapa, além de trazer valores de: resistência, densidade e módulo de Young.
II. Através do diagrama de barras do módulo de Young, os tipos de materiais são separados em colunas. Além disso, este tipo de diagrama facilita a visualização das propriedades de cada família de material.
III. No diagrama do módulo de Young pela densidade é possível representar duas propriedades de material no mesmo diagrama e a família dos materiais estão dispostos em colunas verticais.
IV. No diagrama do módulo de Young pela densidade com indicação do material, utilizam-se cores para diferenciar os grupos de materiais apenas conforme a família (metais, polímeros, compósitos etc.) e não de acordo com a classe (EVA, liga de zinco, silicone, madeira etc.).
 É correto o que se afirma em:
A I e II, apenas. Resposta correta
B II e III, apenas.
C II, III e IV, apenas.
D I, II e III, apenas.
E I, II e IV, apenas.
 
Questão 7: O módulo de Young (módulo de elasticidade) é uma propriedade mecânica que ...
Questão objetiva
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O módulo de Young (módulo de elasticidade) é uma propriedade mecânica que mede a rigidez de um material sólido, procedimento muito importante na seleção de materiais para projetos. Os materiais utilizados na indústria aeronáutica em sua maioria devem ser leves e possuir excelentes propriedades mecânicas. A figura abaixo expõe a relação entre o módulo de elasticidade e a densidade de diferentes tipos de materiais.
Figura - Diagrama do módulo de Young pela densidade com indicação do material
Fonte: Ashby (2012, p. 55).
ASHBY, M. F. Seleção de Materiais no Projeto Mecânico. 4. ed. Campus, 2012.
Com base no apresentado, analise as alternativas e compare-as, assinalando a alternativa correta:
A Pode-se utilizar ligas de alumínio para aplicações aeronáuticas devido a seu alto módulo de elasticidade e baixa densidade em comparação com os demais metais. Resposta correta
B As ligas de alumínio e as ligas de zinco teoricamente possuem propriedades mecânicas bem próximas e, neste caso, qualquer uma das duas ligas pode ser selecionada para o projeto.
C Os metais e os elastômeros podem ser considerados ideais para esta aplicação, pois apresentam propriedades mecânicas e densidades próximas.
D As espumas (foams) podem ser utilizadas dentro do avião para proteção térmica e por apresentar baixas densidades, mas também podem ser utilizadas em aplicações que necessitam de grandes valores de módulo de Young. Resposta do aluno
E O EVA pode ser um dos materiais selecionados para os filtros iniciais do projeto, principalmente devido à sua baixa densidade.
 
Questão 8: O transporte ferroviário é considerado o transporte pioneiro utilizado em ...
Questão objetiva
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O transporte ferroviário é considerado o transporte pioneiro utilizado em viagens turísticas de massa principalmente pelo fato de ser utilizado como meios de hospedagens aos turistas. No outono alemão, é comum haver amplitude térmica de 0ºC a 20ºC durante o dia, sendo que o ferro utilizado nos trilhos possui  
LOHMANN, G.; OLIVEIRA, M.Transporte ferroviário de passageiros turísticos: o estado da arte. Turismo em Análise, v. 19, n. 1, maio 2018.
Assinale a alternativa que apresenta a resposta correta para o cálculo realizado:
A É possível analisar o que acontece com o
ΔL (se negativo ou positivo) mesmo sem saber o comprimento inicial, pois esta é uma relação direta dependente da amplitude de variação térmica e do coeficiente de expansão linear. Resposta correta
B Se o comprimento inicial da linha férrea a ser analisada for de 1200 metros, tem que o ΔL = 2,88 metros. Ademais, o ΔL é diretamente proporcional à amplitude térmica do local, pois quanto maior a variação de temperatura, maior será a dilatação linear.
C No verão alemão, o ferro pode sofrer uma maior expansão linear se comparado a um dia de inverno e pode ocasionar a contração linear devido ao calor.
D As tensões térmicas devem ser levadas em consideração uma vez que o ΔL = 0,288 metros, mas são pequenas o suficiente para dispensar a utilização de juntas de dilatação.
E É impossível analisar o que acontece com o ΔL (se negativo ou positivo) sem saber o comprimento inicial, pois essa é uma relação direta dependente da amplitude de variação térmica e do coeficiente de expansão linear.
 
 Questão 9: A condutividade térmica é uma característica importante e deve ser levada em ...
Questão objetiva
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A condutividade térmica é uma característica importante e deve ser levada em consideração ao selecionar um determinado material. O nosso dia a dia está cercado de materiais com diversas aplicabilidades envolvendo o calor, isto é, podemos utilizar materiais que apresentam facilidade na transferência de calor e outros que possuem dificuldade na sua transmissão. A tabela abaixo apresenta a condutividade térmica de alguns materiais.
 
Tabela 1 - Materiais e suas propriedades térmicas
	Material
	Condutividade térmica [W/m. K]
	Cobre
	398
	Nylon 6,6
	0,24
	Ouro
	315
	Polipropileno
	0,12
Fonte: Adaptada de Callister (2018).
CALLISTER JUNIOR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018.
 
Nesse sentido, assinale a alternativa que está de acordo com os conceitos da condutividade térmica dos materiais:
A O fenômeno da condução de calor nos materiais sólidos ocorre através do transporte do calor pelos elétrons livres, razão pela qual nos metais puros a condutividade térmica é mais elevada em comparação com materiais não metálicos. Resposta correta
B A condutividade térmica corresponde ao calor transmitido ao longo do material do corpo mais frio para o corpo mais quente e o ouro pode ser considerado um bom condutor térmico.
C O nylon 6,6, que é considerado um tipo de polímero, possui menor quantidade de elétrons livres e pode ser utilizado em aplicações que necessitam maiores taxas de transferência de calor. Resposta do aluno
D Alguns metais são considerados isolantes devido à sua deficiência de elétrons livres, principalmente metais puros como o ferro.
E O cobre e o ouro devem ser utilizados em aplicações nas quais se demandam ótimas taxas de transmissão de calor e podem ser utilizados em algumas aplicações que necessitam isolar o calor.
 
 Questão 10: Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio que possuem 600 mL são mantidas ...
Questão objetiva
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Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio que possuem 600 mL são mantidas em um refrigerador por duas horas com o objetivo de observar qual dos dois líquidos ficará mais frio. Ao retirá-las do refrigerador com as mãos a temperatura de 30ºC, tem-se a sensação de que a lata de suco está mais fria que a garrafa.
 Assinale a alternativa que melhor justifica o fenômeno acima:
A O fato pode ser explicado pelo conceito de condutividade térmica, ou seja, o alumínio do qual é constituído a lata possui maior condutividade térmica que o vidro, de que por sua vez é feito a garrafa, razão pela qual sente-se a lata mais fria nas mãos. Resposta correta
B É correto dizer que o refrigerador retira calor da lata mais facilmente que do vidro devido à alta condutividade térmica do vidro, pois a transmissão do calor sempre ocorre da parte mais quente para a mais fria.
C O fato pode ser explicado pela condutividade térmica, ou seja, o alumínio possui maior condutividade térmica que o vidro, consequentemente, sente-se a lata mais fria, apesar de ambas estarem na mesma temperatura para um mesmo tempo estipulado.
D O fato pode ser explicado pela expansão linear dos materiais, ou seja, o alumínio possui maior condutividade térmica que o vidro e devido a isso pode-se sentir o líquido do vidro mais quente que o do alumínio.
E A garrafa e a lata estão à mesma temperatura e possuem a mesma condutividade térmica, portanto a sensação térmica ocorre devido à temperatura das mãos estar relativamente alta se comparado com os líquidos.
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